Кодек каскадного блочного кода

) 4 Н 03 М 13/00 ЕТ ССС ОТКРЫ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ОПИСАНИЕ И ТЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) КОДЕК (57) Изобр ся для пом и декодиро дискретных 3845405/ 21.01.85 5.09.87 С.П,Порт .Молодки 621,394, Питерсон вляииие торское 000, клКА НОГО Б 11 ОЧНможет исполйчивого конформаиии ГО КОДА ьзовать 22,тение хоуст ания ования аналах дино еспечи- способисте т повь 1 шени Э. Коды,Мир, 1976о СССРО, 1981,Кодек с ы 3, 5, ки форщен иост держит коде 8, 9, 15, к мирователей М 96 и 1 46,1338075 элементы задержки 7, 13, 14, блок 10сумматоров, пороговый элемент 11,формирователь 16 элементов поля, формирователь 1/ локаторов ошибок и комбинационный узел 18. БФС 6 представляет собой два параллельно соединенных регистра с обратными связями исумматорами по модулю два. Соединения в обратной связи соответствуютгенераторному полиному первого внешнего кода, За первые и тактов в первом регистре формируется синдром,который в конце и-го такта переписывается во второй регистр, а в первомрегистре формируется синдром следуюИзобретение относится к техникесвязи и может быть использовано дляпомехоустойчивого кодирования и декодирования информации в каналах дискретных систем связи,Цель изобретения - повышение исправляющей способности и упрощениедекодера.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема кодека каскадного блочного кода; на фиг. 2формирователь эпементов поля; нафиг. 3 - формирователь локаторов ошибок; на Аиг. 4 - комбинационный узел 16на Аиг5 - блок сравнения; нафиг, 6 - временные диаграммы работыкодека каскадного блочного кода,Кодек каскадного блочного кода содержит первый 1 и второй 2 кодеры,20первый сумматор 3, канал 4 связи,второй сумматор 5, первый блок 6 формирователей синдрома, первый элемент7 задержки, третий 8 и четвертый 9сумматоры, блок 10 сумматоров, пороговый элемент 11, второй блок 12 формирователей синдрома, второй 13 и третий 14 элементы задержки, пятый сумматор 15, формирователь 16 элементовполя, Аормирователь 17 локаторов оши 30бок, комбинационный узел 18, формирователь 16 элементов поля, содержащий триггеры 16.1 - 16,6, сумматор 16,7,формирователь 17 локаторов ошибок,содержащий первый 7,1, второй 172и третий 17,3 регистры, комбинационный узел 18, содержащий блок 18,1 щего слова, Во время записи в первыйрегистр следующего слова во второмрегистре осуществляются п сдвигов дляисправления п символов слова. Сумматор 8 Аормирует скорректированные символы слова первого внешнего кода.БФС 12 состоит из двух формирователей, вычисляющих значения синдромовдвух слов второго внешнего кода, Вкомбинационном узле 18 происходитсравнение поступающих сигналов и формирование сигнала ошибки, который используется для корректировки словавторого внешнего кода. 6 ил. инверторов, блоки 18,2-18,12 сравнения, элемент И 18.13, решающий блок18,14, блоки 18,2-18.12 сравнениясодержат сумматоры 18,2.1 - 18.2.6, элемент И 18,2.7Кодек каскадного блочного кодаработает следующим образом,Первый кодер 1 является кодером(п, К, а,) кода, а второй кодер 2кодером п, К, а ) кода; К тКа 2 а . Кодеры 1 и 2 представляют собой регистры с обратными связями исумматорами по модулю два, Длинарегистров: для кодера 1 - (п-К,),для кодера 2 - (п-К ). Соединения вобратных связях определяются генераторным полиномом кода,Первый блок 6 формирователей синдрома представляет собой два параллель.но соединенных регистра с обратнымисвязями и сумматорами по модулю два,Соединения в обратной связи соответствуют генераторному полиному первого внешнего кода, За первые п тактовв первом регистре с обратными связями формируется синдром и в конце п-готакта переписывается во второй регистр с обратными связями, а в первом регистре формируется синдром следующего слова, таким образом обеспечивается непрерывное декодированиеинАормации. Во время записи в первыйрегистр Следующего слова длиной и вовтором регистре осуществ яютсясдвигов для исправления и символовслова, 1338075Второй блок 12 формирователей синдрома состоит из двух независимых парформирователей синдромов второговнешнего кода, каждая из которых аналогична первому блоку 6 формирователей синдрома первого внешнего кода,Блок 10 сумматоров содержит наборсумматоров по модулю два, с помощьюкоторых осуществляется сложениеотдельных символов синдрома и формируются результаты проверок,формирователь 1 Ь элементов поляпредставляет собой генератор псевдослучайной последовательности. Он последовательно формирует все ненулевые элементы поля ОУ(п), каждый из элементов представляется в виде (и-Е )- 2разрядного двоичного числа, поступающего на выход. формирователь 16 элементов поля строится с помощью триггеров и сумматоров по модулю два.формирователь 16 элементов полясодержит шесть триггеров.Все триггеры формирователя 16 25предустанавливаются в исходное (единичное) состояние синхроимпульсами,поступающими на входы предустановкитриггеров в единичное состояние. Натактовые входы триггеров 16,1-16.6поступают с генератора, не показанного на фиг. 1, тактовые импульсыприема. Таким образомс поступлением -го тактового импульса на выходе формирователя 16 элементов поляформируется (и) 6-разрядное дво 35ичное число, представляющее собой-й элемент поля Ю(п),формирователь 17 локаторов ошибокстроится с помощью а 2 последовательно соединенных (и-К )-разрядных сдвигговых регистров,Регистры формирователя 17 локаторов ошибок предустанавливаются в исходное (нулевое) состояние синхроим 45пульсами, поступающими с генераторана входы сброса регистров, На тактовые входы регистров подаются с генератора тактовые импульсы приема. Навторой вход формирователя 17 последовательно поступают элементы поляОР(п).По сигналу первой ошибки, поступающему на управляющие входы регистров формирователя 17 локаторов ошибок, в первый регистр 17,1 записывается (и-Е )-разрядное двоичное чис 2ло а представляющее собой локаторпервой ошибки. При поступлении сигнала второй ошибки локатор первой ошибки переписывается из первого 17.1 во второй 17,2 регистр, а в первый регистр 17.1 записывается локатор второй ошибки а . Таким образом, к моменту окончанйя декодирования первым внешним кодом в а регистрах фор 2мирователя 17 локаторов ошибок оказываются записанными локаторы а по 2 следних ошибок, исправляемых декодером первого внешнего кода, которые поступают на выход формирователя 17.Каждый блок 18.2-18,12 сравнения комбинационного узла 18 строится на (и-с ) сумматорах 182.1-18.2.6 по уодулю два, с помощью которых осуществляется слржение соответствующих разрядов сравниваемых сигналов, а выходы сумматоров соединяются с (и-Е )-входовым элементом И 18.2.7.На первый и второй входы блока 18.2 сравнения параллельно поступают (и-Е 2) 6 разрядов сравниваемых сигналов, В случае равенства сравниваемых сигналов на выходах сумматоров 18,2,1-18.2.6,и элемента И 8.2.7 формируется уровень логического нуля. Если сравниваемые сигналы отличаются друг от друга, на выходе элемента И 8.2.7 формируется уровень логической единицы.Решающий блок 18.14 строится на основе инверторов, элементов И и элементов ИЛИ. На его входы поступают сигналы С 1, С 2, СЗ, С 4, С 5, С 6, С 7, С 8, С 9, С 10, С 11, С 12. На выходе решающего блока 18,14 формируется сигнал ошибки 1в соответствии со следую(2щим логическим уравнением: Х -(С,С,+С,С,+СС,+С) С +(С,С + На входы комбинационного узла 18 поступают следующие сигналы: на первый вход - синдром Б на второй вход - синдром Я , на третий вход - локаторы ошибок а , а , а , на четвертый вход последовательйо поступают все элементы А поля ОГ(п)В комбинационном узле 18 осуществляется сравнение синдромов Б Я между собой и с каждым иэ локаторов ошибок а а , а , а также сравнение синдрома Я и локаторов ошибок со всеми элементами поля ОР(п). Сравнение осуществляется в однотипных блоках сравнения.18,2;18,3;18,4;18.5;18,6;18,7;18,8;18;9;18,10;18,11;18.12,Б, ид Б, и а, Б, и а Б, и а Б и а, Б, и а Б и а Б и А а и А 1 а и А а - А 3 блок блок блок блок блок блок блок блок блок блок блок- на - на - на - нана на - на - на - на - нана Сравциваемые сигналы поступают на блоки 18,2-18,12 сравнения следующим образом: На выходах блоков сравнения формируются соответствующие сигналы: С 1, С 2, СЗ, С 4 С 5, С 6, С 7, С 8, С 9, С 10, С 11, которые поступают на соответст- вующие входы решающего блока 18,14.Блок 18,1 инверторов содержит (и-Ег) инверторов. Он предназначен для инвертирования разрядов синдрома Б, на входе элемента И 18,13, на выходе которого формируется уровень логической единицы в случае равенства нули синдрома Б, и уровень логического нуля в противном случае, На выходе элемента И 18.13 формируется сигнал С 12, поступающий на соответствующий вход решающего блока 18.14.В случае равенства сравниваемых величин (синдромов и локаторов ошибок) на выходе комбинационного узла 18 появляется сигнал ошибок в слове второго внешнего кода на позициях, номера которых соответствуют тем элементам поля СР(п), которые совпадают с результатом сравнения.Нри отсутствии ошибок все локаторы ошибок и синдромы будут равны между собой (и равны нулю). В этом случае вектор ошибок н слове второго внешнего кода 1 (х=Г,п), Формируемый на выходе комбинационного узла 18, будет равен нулю, так как среди элементов поля СР(п), Формируемых Формирователем 16 элементов поля отсутствует нулевой.В качестве примера приведем алгоритм работы комбинационного узла 18 для кода с а =3. Вектор ошибок 1(=1,п) имеет единицы на позициях, номера которых соответствуют тем элементам поля СР(п), которые совпадают с результатом сравнения синдромов,";, Б между собой и с каждым иэ локаторов ошибок: а а а5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Один цикл кодирования и декодирования осуществляется следующим образом.На тактовый вход первого кодра1 подаются с генератора, не показанного на Фиг. 1, тактовые импульсыпередачи, следующие с частотой передачи информации. На вход первого кодера 1 поступают Х а на вход второго кодера 2 - Е информационных2символов. Каскадный код в целом имеет параметры (2 п, 1 с,+1., мин (а2 аНусть у," =( у", у 1 у") - словопервого внешнего кода, а тдД) - слово второ го внешнего кода наФпервом входе канала 4 связи Формируется слово каскадного кода а " .= .Ф(г)6О+ (=1,п), на втором входе канала4 связи формируется слово(=1,п), Я - здесь и далее символ суммы по модулю два,Канал 4 связи представляет собойпоследовательное соединение 4-Фазного модулятора, собственно линии связи и 4-фазного демодулятора. На тактовые входы всех блоков декодеракаскадного кода, кроме сумматоров 5,8, 9 и 15, порогового элемента 11,блока 1 О сумматоров и комбинационного узла 18, цодаются с генератора,не показанного на Фиг. 1, тактовыеимпульсы приема, следующие с частотойприема информации.Цикл декодирования начинаетсяпредустановки в исходное (нулевоесостояние первого и второго блоков6 и 12 Формирователей синдрома, формирователя 16 элементов поля, а также Формирователя 17 локаторов ошибок.Все эти формирователи предусматриваются в исходное состояние последовательностью поступающих с тактовогогенератора (не показан на Фиг. 1)синхроимпульсов, сфазированных с последовательностью тактовых импульсовприема (Фиг. 6 а,б).Видно, что период следования синхроимпульсов равен и периодам следования тактовых импульсов,Цифрами (1), (2), на диаграммах (Фиг. 6) обозначены временныеинтервалы обработки соответствующихкодовых слов.л гу11 ринимаемые символы ,(=1,п спервого выхода канала 4 связи поступают на вход второго элемента 13 зал ,держки и вместе с символами ю .(1=7 13380 =1,и), поступающими с второго выхода канала 4, - на первый и второй входы второго сумматора 5, на выходе которого формируется слово первого внеш.5 него кода Декодирование первого внешнего кода осуществляется следующим образом.Слово у , (1=1,п) поступает на входпервого блока 6 формирователей синдрома и на первый элемент 7 задержки(соответствующие временные интервалыпоказаны на фиг. Ьн), представляющийсобой сдниговый регистр на и бит, вкотором принятое слово задерживается на время декодирования первымвнешним кодом. С выхода первого блока 6 формирователей синдрома сформированный синдром поступает на входблока 10 сумматоров, в котором в соотнетствии с геометрической структуройпервого внешнего кода (п, 1 с , а )осуществляется суммирование соотнетстнующих символов синдрома и тем самым формирование проверок, результатыкоторых с выхода блока 10 сумматоров поступают на вход пороговогоэлемента 11, принимающего решение"по большинству" об ошибочности илиправильности декодируемого символа.На выходе порогового элемента 11формируется вектор 1 я.=1,п) ошибокн слоне первого внешнего кода, который вместе с симноламц. ", слова первого внешнего кода, хранившимися впервом элементе 7 задержки, поступаетна первый и второй входы третьегосумматора 8, на выходе которого полу 40чаются откорректированные символыслова первого внешнего кода поступающие на первый выход кодека, Временные интервалы, соответствующие исправлению ошибок н слове первого внешнего кода, показаны на фиг, бг.45Декодирование вторым внешним кодом осуществляется следующим образом.л (2)Симноли., (=1,п) с выхода второго элемента 13 задержки (где онихранились н течение времени декодирования первого внешнего кода) и символы вектора ошибок с,",)(=Гп) с выхода порогоногс элемента 1 поступают на)сс рнии и второй входы четвертого сумматора 9, с выхода которого откорректнронанное слово второго внешнегокода а = с"Р" .поступает на нто 1рай нхсд нторсго блока 12 формирона 75телей синдрома, на перний вход которого поступают символы с (1=1,п) с выхода второго элемента 13 задержки.Второй блок 12 формирователей синдрома состоит из двух формирователей, вычисляющих значения синдромов 8 и1 Б двух слов второго внешнего кода: сс с" и Ы , (3.=1,г 1), Вычисленные значения синдромов поступают на первый и второй входы комбинационного узла 18, на третий вход которого последовательно поступают все ненулевые элементы.,поля ОГ(п) с выхода формирователя 16 элементов поля, а на четвертий вход - локаторы ошибок с выхода формирователя 17 локаторов ошибок, Временные интервалы, соответствующие формированию синдромов слова второго внешнего кода формированию локаторов ошибок, элементов поля СР(п) и записи кодовых слов второго внешнего кода и третий элемент 14 задержки показаны на фиг. Ьг. Третий элемент 14 задержки задерживает слово второго внешнего кода на время декодирования второго внешнего кода.Исправление ошибок в слове второго внешнего кода происходит с помощью пятого сумматора 15, на второй вход которого поступают символы с)(.л )1)1 слова второго внешнего кода, задержанные с помощью третьего элемента 14 задержки, а на первый вход поступают символы вектора ошибок 1 . (1= =1,п), формируемые на выходе комбинационного узла 18. Таким образом, на виходе четвертого сумматора формируется откорректированное слово второго внешнего кода, Временные интервалы, соответствующие исправлению ошибок в слове второго внешнего кода, показаны на фиг. Ьд.На этом цикл декодирования заканчивается.Формула изобретенияКодек каскадного блочного кода, содержащий первий и второй кодеры,входы которых являются соответственно первым и вторым входами кодека, при этом выход первого кодера йодключеи к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к первому входу канала связи, к второму входу которого и второму входу первого сумматора подключен выход9 13380 второго кодера, а также первый, второй и третий элементы задержки и второй сумматор, выход которого подключен к входу первого блока формирователей синдрома и через первый5 элемент задержки - к первому входу третьего сумматора, к второму входу которого и первому входу четвертого сумматора подключен выход порогового элемента, к входу которого через блок сумматоров подключен выход первого блока формирователей синдрома, при этом первый вход второго сумматора объединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу второго блока формирователей синдрома и второму .входу четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу 2 О второго блока формирователей синдрома, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения исправляющей способности и упрощения декодера, введены пятый сумматор, формирова 751 Отель элементов поля, формирователь локаторов ошибок и комбинационный узел, к первому и второму входам которого подключены выходы второго блока формирователей синдрома, при этом выход порогового элемента подключен к первому входу формирователя локаторов ошибок, к второму входу которого и третьему входу комбинационного узла подключен выход формирователя элементов поля, а выход локатора ошибок подключен к четвертому входу ком-. бинационного узла, выход которого подключен к первому входу пятого сумматора, к второму входу которого подключен выход третьего элемента задержки, к входу которого подключен выход второго элемента задержки, к входу которого и второму входу второго сумматора подключены соответственно первый и второй выходы канала связи, причем выходы третьего и пятого сумматоров являются соответственно первым и в торым выходами кодека.1338075 Г Уммой М (с) Фиг,У оставитель Г.Лерантовичехред И.Попович КоРРектоР Г,Решет едактор Л.Маковск Заказ 41 ц 5/56 Тираж 901ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыти 3035, Москва, Ж, Раушская на исное 4/5 реп водстас нпо-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна